根系是在植物生长发育过程中起重要作用的器官,植物根系生物量的积累和生长发育状况均与糖代谢联系密切。蔗糖磷酸合酶(SPS)是调控蔗糖合成和淀粉分解的关键限速酶,对光合产物在淀粉和蔗糖间的分配起到重要作用。植物中的蔗糖是由SPS催化尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)和6-磷酸果糖(F6P)生成6-磷酸蔗糖(S6P),再由蔗糖磷酸化酶(SPP)催化形成的。前人的研究表明SPS基因共分为A、B、C、D四个亚家族且SPS基因家族成员在植物中存在时空特异性表达。但目前对大豆中SPS基因家族的研究不够深入,因此本研究通过生信分析鉴定出大豆SPS基因家族的6位成员,对其进行系统进化分析和基因结构特征分析,通过基因表达模式预测和时空表达分析筛选出在大豆根系中表达量最高的大豆SPS基因家族成员Gm SPSA-2基因;克隆该基因构建过表达载体,转化拟南芥获得T1代转基因阳性拟南芥植株,侵染大豆获得过表达Gm SPSA-2阳性发根,测定其表型来验证Gm SPSAhepatic fibrogenesis-2基因对拟南芥和大豆根系的影响。具体研究结果如下:1、大豆中共鉴定出6个SPS基因家族成员,通过系统进化分析将其分为A、B、C三个亚家族。LOC100127429(Glyma.13G161600)和LOC100798787(Glyma.17G109700)是A亚家族成员,这两个成员分别命名为Gm SPSA-1和Gm SPSA-2,其分别定位在13号和17号染色体上;LOC100806543(Glyma.14G029100)、LOC100813168(Glyma.08G308600)和LOC100807527(Glyma.18G108100)是B亚家族的成员,这三个成员分别命名为Gm SPSB-1、Gm SPSB-2和Gm SPSB-3,其分别定位在14号、8号和18号染色体上;LOC100786531(Glyma.06G323700)是C亚家族的成员,命名为Gm SPSC,定位在6号染色体上。共线性分析表明Gm SPSA-1和Gm SPSA-2存在共线性关系;Gm SPSB-1、Gm SPSB-2和Gm SPSB-3存在共线性关系;Gm SPSC不存在共线性关系。大豆SPS基因家族成员外显子数目有12-14个,保守基序分布相似。除Gm SPSA-2外,大豆SPS各基因家族成员启动子区域均含大量顺式作用元件。2、对大豆SPS基因家族成员进行时空表达分析,结果表明大豆SPS基因家族成员的时空表达存在特异性。在根部相对表达量最高的基因为Gm SPSA-2,其在生殖生长时期时相对表达量较高;茎部和荚皮中相对表达量最高的基因为Gm SPSC,其在生殖生长时期Serine Protease抑制剂相对表达量较高;叶、花和籽粒中相对表达量最高的基因为Gm SPSB-1,其在生殖生长时期相对表达量较高。3、构建p Earley Gate-Gm SPSA-2植物过表达载体,转化col野生型拟南芥植株。对T1代转Target Protein Ligan抑制剂基因阳性拟南芥植株和阴性对照拟南芥植株进行定量分析和表型测定,结果表明:过表达Gm SPSA-2阳性拟南芥植株根系中目的基因的表达量是阴性对照拟南芥植株根系的6.54-8.38倍;其根长是阴性对照拟南芥植株根长的1.24-1.7倍;其根重是阴性对照拟南芥植株根重的1.5-1.67倍;其淀粉消耗能力是阴性对照拟南芥植株根系的3.1-4.1倍。利用该过表达载体对东农50进行发根转化。对过表达Gm SPSA-2阳性大豆发根和阴性对照发根进行定量分析和表型测定,结果表明:大豆过表达Gm SPSA-2阳性发根中目的基因的表达量是阴性对照发根的15.1-27.6倍;其淀粉的消耗能力是阴性对照发根的1.41-1.47倍。以上结果表明Gm SPSA-2基因可以调控淀粉的消耗,从而影响植株根系的生长发育状况和生物量的积累。